Yeni Kendi Kendini İyileştiren, Karbon Olumsuz Malzeme İklim Değişikliği ile Mücadeleye Yardımcı Olabilir

Biyoloji çoğu zaman en üst düzey tasarım ilham kaynağı olabilir. Son zamanlarda, MIT'deki mühendisler, kendi kendini iyileştiren bir malzeme tasarlamak için doğanın oyun kitabından bir yaprak çıkarmayı başardılar. ve C-negatif. İklim değişikliğine karşı mücadelede yeni ve hoş bir araçtır ve bir gün beton gibi emisyon-ağır malzemeleri çok daha az bakım gerektirmeyen, çevre dostu bir alternatifle değiştirebilir.

Yayınlanan yeni çalışmada Gelişmiş Malzemeler kimya mühendisleri, iklimden ısınan karbondioksiti havadan çekebilecek bir malzemenin nasıl tasarlandığını ve daha sonra kendini büyütmek ve onarmak için kullandıklarını gösterdi. MIT'deki profesör Michael Strano tarafından yürütülen çalışma, en az malzemeye ihtiyaç duyan ucuz, üretilmesi kolay, kendi kendini onarabilen bir polimer ile malzeme bilimi alanındaki engelleri ortadan kaldırıyor.

Ortak yazar Seonyeong Kwak, “Materyalimizin atmosferik karbondioksit ve ortam ışığından başka her şeye ihtiyacı yoktur” diyor. Ters bir e-postada.

Kendi kendini iyileştirme özellikleri genellikle hayvan dünyasına ayrılmış dramatik mucizeler gibi görünmektedir, örneğin kuyrukları ve denizyıldızlarını tüm uzuvları (ya da daha wilder, tekrar büyüyen uzuvları büyüten) tüm vücut). Humankind yenilenme sürecine girişti, kendilerini onarabilen yumuşak robotlar tasarlamayı başardı ve paramparça olmuş ekranların kabusunu sona erdirmek için kendi kendini iyileştiren bir telefon kaplaması yaptı. Ancak önceki yöntemler genellikle UV ışığı, ısıtma veya kimyasal işlem gibi harici girdiler gerektirir. Bu yeni polimer çok daha az bakım gerektirir ve kolay erişilebilir, bol bir enerji kaynağına sahiptir: karbondioksit.

Karbon Yeme Kloroplastlar Anahtardır

Strano bir basın bülteninde “Ağaç gibi büyüyebilecek, karbonu karbon dioksitten alarak ve onu malzemenin omurgasına dahil edecek bir malzeme düşünün” diye açıklıyor.

Strano’nun ekibi, kloroplastlardan, ışığı toplayan ve enerjiye dönüştüren bitkilerin bileşeni olarak bunu mümkün kılmıştır.

Hidrojelde asılı duran aminoopropil metakrilamid (APMA) adı verilen bir polimer, ıspanaktan stabilize edilmiş kloroplastlar ve glikoz oksidaz (GOx) olarak adlandırılan bir enzimdir. Güneş ışığına maruz kaldığında, kloroplastlar glikoz üretir. Daha sonra GOx enzimi, glikozu APMA ile reaksiyona giren, tam çember haline gelmek üzere glikonolakton (GL) 'ye dönüştürerek hidrojelin kendisini oluşturan glikoz içeren polimetakrilamid'i (GPMAA) oluşturan materyali meydana getirerek başlar. Araştırmacılar kelimenin tam anlamıyla materyalin sıvı formda bir katı haline geldiğini görebilir.

Polimer için kilit ve bolluklarından dolayı çekici olmalarına rağmen, kloroplastlar zorlu tasarım sorunları da sundu. Biyolojik bileşenler olarak, kloroplastlar bitki evlerinden ayrıldıklarında işlev görmeye motive olmazlar - bir kez çıkarıldıklarında, fotosentez yapma yetenekleri yalnızca birkaç saat ile en fazla birkaç saat sürer. Şimdilik, kloroplastların kimyasal olarak işlenmesi stabiliteyi ve glikoz üretimini arttırdı, ancak araştırmacılar biyolojik olmayan bir alternatife geçmeyi umuyorlar.

Sürdürülebilirlik için Kendi Kendini İyileştirme

Daha sürdürülebilir yaşam yöntemleri geliştirme konusunda artan aciliyetle birlikte, polimer, etrafımızdaki yapılı çevreyi koruma düşüncesinin sıfırlanmasına yardımcı olma sözü verir.

Strano, “Çalışmamız, karbondioksitin yalnızca bir yük ve maliyet olması gerekmediğini gösteriyor” diyor. “Bu konuda da bir fırsat. Her yerde karbon var. Dünyayı karbonla inşa ediyoruz. İnsanlar karbondan yapılır. Etrafımızdaki bol karbona erişebilecek bir malzeme yapmak malzeme bilimi için önemli bir fırsattır. Bu şekilde çalışmamız sadece karbon nötr değil aynı zamanda karbon negatifi olan materyaller üretmektir. ”

Malzeme büyük ölçekli inşaat için yeterince güçlü değildir, ancak çatlak doldurma veya kendi kendini iyileştirme kaplamaları gibi kısa süreli uygulamalar 1-2 yıl içinde gerçekleştirilebilir.

Strano, “Malzeme bilimi asla böyle bir şey üretmedi” dedi. MİT Haberleri. “Bu materyaller, üremese bile, yaşayan bir şeyin bazı yönlerini taklit ediyor.”